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草石蚕茎尖脱毒培养及良种繁育体系



全 文 :---------------------------------------------
DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2011.22.006
Breeding and Key Seed Production Technology of A New
Eggplant Cultivar, Ziqie No.1
WANG Xinyu1, LI Binghua2, LIU Yanhong2, LI Jinghua2, WANG Jingmin2, CHEN Jun2, LIU Chao2
( 1.Zibo Seed Breeding Farm, Shandong 255000; 2.Institute of Vegetables, Zibo Academy of Agricultural Sciences )
Abstract: Ziqie No.1 is a new middle-late maturing F1 hybrid eggplant cultivar developed by two stable inbred lines P02-9
(female) and H02-16A (male). It grows vigorously, 100 cm in height, 70 -80 cm in expansion diameter. The first fruit
inserts above the 8-9th leaf axil of the plant, and the fruit is long stick shape, 28-30 cm in length, 8-9 cm in diameter.
The peel is purplish red and glossy, and the flesh is white and tender, with less seeds and good quality. The average
weight of a single fruit is 450 g. It has higher resistance to verticillium wilt than the control Guozhuangchangqie. Its yield
is about 6 000 kg/667 m2, and it is suitable for planting in open fields all over China in spring or summer.
Key words: Eggplant; Ziqie No.1; Middle-late maturity; F1 hybrid
草石蚕茎尖脱毒培养及良种繁育体系
刘弘 1,崔俊林 1,谭鹏昊1,刘松涛 2,胡功洧 2
(1.重庆三峡职业学院,重庆万州,404155;2.重庆大德农业开发有限公司)
草 石 蚕 (Stachys sieboldii
Miq.)又名甘露子、地蚕、宝塔菜
等,为唇形科水苏属多年生草本
植物,是我国的特产蔬菜 [1~3],原
产于我国北部,现分布在我国南
北各地,重庆、江苏、河北、内蒙、
陕西和宁夏等地都有种植。 草石
蚕以地下块茎供食,其富含蛋白
质、氨基酸、水苏糖及多种维生
素,营养丰富;经盐渍、酱制加工
后风味独特,为佐餐之佳品。 其
块茎不仅可作水果生食或糖渍
食,还可入药,性味甘平,入肺经
脾, 有润肺益肾、 滋阴补血等功
效,可治疗气喘、肺虚咳嗽、肾虚
腰痛等病症。
草石蚕难以形成种子, 以地
下块茎进行无性繁殖。 与马铃薯
类似,病毒侵染草石蚕后,能通过
繁殖器官代代相传、蔓延,导致草
石蚕种性退化,产量及品质下降。
曹鸣庆等 [4]已在 20 世纪 80 年代
报道了草石蚕的茎尖分生组织培
养和脱病毒系的应用价值研究成
果。 随着植物组织培养技术的发
展,许多方法得以改进。 通过对草
石蚕病毒病、茎尖组织培养脱毒、
脱毒系试管苗离体快繁及保存、
脱毒种茎繁育等研究, 摸索出一
套更经济有效的草石蚕组培脱毒
摘 要:草石蚕携带的病毒能通过繁殖器官代代相传、蔓延,导致草石蚕种性退化,产量及品质下降。 结合笔者对草
石蚕多年的研究成果,从病毒为害、茎尖培养、良种繁育等方面综述了草石蚕的脱毒培养及良种繁育体系,为生产上
推广应用草石蚕脱毒良种、提高其产量和品质、促进草石蚕利用等提供参考。
关键词:草石蚕;茎尖脱毒培养;良种繁育
基金项目:重庆三峡职业学院 2007 年
度科学研究计划项目——特菜
草石蚕开发研究
刘弘(1958-),女,副教授,从事农业生
物技术教学与研究,
电话:13658208688,
E-mail:lihongyi_333@hotmail.com
收稿日期:2011-08-24
JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLES
(学术版)
2011(22):16-20 16- -
2011 年 11 月下半月刊(学术版)
繁殖技术,为草石蚕脱毒良种繁育体系建立及商业
化生产提供参考。
1 草石蚕病毒病的为害
为害草石蚕的病毒主要有苜蓿花叶病毒
(AMV)、烟草花叶病毒(TMV)和一种属于马铃薯 Y
病毒组的杆状病毒(粒体长 750 nm 以下)[4,5]。 田间
观察到感病毒植株长势较差、叶色淡,逆光可见叶
绿素分布不均,呈斑驳花叶症状。 生产上可采用指
示植物鉴定、酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫吸
附电镜(ISEM)等方法检测病毒[6]。 酶联免疫吸附测
定是最常用的病毒检测方法,它可以在较短时间内
对大批量样品同时进行定性和定量检测,并且需要
的设备条件不高,相对费用较低,但需要获得与标
准阳性对照相应的病毒抗血清。免疫吸附电镜方法
是(有病毒)阳性检出的最直观可靠的方法,其灵敏
度和专一性均比酶联免疫吸附测定方法高,但所需
设备昂贵,费用比酶联免疫吸附测定方法高。
指示植物鉴定在防虫网(温)室内进行,将被检
标样汁液摩擦接种于指示植物观察指示植物的表
现症状。 接种时的苗龄因植物不同而不同,豆科植
物在 2 片真叶展开时接种,其他植物可在 4~8 叶期
接种。 接种后黑暗或遮光 24 h,此后正常光照,7~
30 d内观察症状表现。烟草花叶病毒和苜蓿花叶病
毒在指示植物上症状反应明显,详见表 1。
由于草石蚕离体微繁和贮存比较方便,所以只
要精确测出少量不含病毒的植株,就可获得大量脱
毒系并长久使用。
2 草石蚕茎尖脱毒培养
2.1 取材、消毒与接种
12 月从田间挖取草石蚕块茎,冲洗干净,置于
培养室内催芽,室温保持(23±2)℃,约 2 周后,待块
茎顶芽萌发 5 mm 左右即可取材; 也可于翌年早
春,待块茎正常萌芽时取材。 将已萌芽块茎置于超
净工作台上,先用 70%酒精浸泡 30 s,再用 2.5%次
氯酸钠(NaClO)溶液浸泡消毒 20 min,无菌水冲洗
3次,无菌滤纸吸去块茎表面水分。 在 40倍双目解
剖镜下,用解剖针剥离顶芽生长点,切取带 1~2 个
叶原基、长 0.1~0.3 mm 的茎尖作为外植体,并迅速
接种到培养基中培养,脱毒效果好、成活率高。
若取不带叶原基的茎尖作外植体进行组织培
养,则成活率低,并且经过愈伤组织阶段所产生的
苗株变异率会增大。说明叶原基可能提供了茎尖生
长和发育的内源激素,利于草石蚕茎尖培养。
2.2 茎尖培养与成苗
草石蚕茎尖初代培养适宜选用 MS+6-BA 0.2~
0.3 mg/L+NAA 0.05~0.1 mg/L+GA3 0.1~0.3 mg/L+白
糖 3%+琼脂 0.5%的培养基,pH值 5.8~6.0。 培养室
温度白天 23~25℃,夜间 18~20℃,空气相对湿度保
持在 70%~80%。 茎尖接种初期在黑暗或室内自然
散射光下培养 3~5 d,然后光照培养 ,光照时间
14 h/d,光照强度 1 000~4 000 lx,随茎尖发育逐渐增
加光照强度。
草石蚕茎尖分生组织培养初期生长缓慢, 约 2
周后可见外植体略长大,约 3 周后可见茎尖由白色
转黄白色,继而黄绿色,约 6 周后可见茎尖长成长
昆诺阿藜 C quinoa 局部斑
千日红 Gomphrena globosa 局部斑、坏死 局部斑、花叶
洋酸浆 Physalis floridana 花叶
心叶烟 Nicotiana glutinosa 局部斑、坏死 局部斑
普通烟 Nicotiana tabacum 环斑、坏死轮斑
矮牵牛 Petunia hybrida Vilm 花叶
蚕豆 Vicia faba L. 局部斑
菜豆 Phaseolus vulgaris L. 局部斑
豇豆 Vigna Savi cylindrica 局部斑
毛罗勒 Ocimum basilicum L. var. pilosum (Willd.) Benth 局部斑、花叶
番杏 Tetragonia tetragonioides 环斑 局部斑
苋色藜 Chenopodium amaranticolor 局部斑 局部斑、坏死
苜蓿花叶病毒(AMV) 烟草花叶病毒(TMV)
指示植物
症状
表 1 病毒在指示植物上的症状
17- -
3~5 mm 的浅绿色幼茎,无根分化。 继续培养,再经
1 个月左右便可长成高 3~5 cm、有少量根的完整植
株。初代培养基中加入一定量的植物生长调节剂对
于诱导草石蚕茎尖分生组织再生植株有促进作用。
其中细胞分裂素是诱导茎尖产生丛生芽的主要物
质,但一定要控制浓度,在 6-BA 浓度高于 1.0 mg/L
的培养基中,茎尖产生密集丛生芽,成苗虽多,但苗
芽细弱,并容易发生愈伤组织化,增加植株变异率;
添加少量 GA3对促进茎尖再生植株生长有明显的
效果。
2.3 脱毒试管苗离体扩繁
将茎尖再生苗分单株(芽)少量繁殖,进行严格
病毒检测, 然后选择无病毒株系即可进行大量扩
繁。 草石蚕试管苗繁殖可采取茎段微扦插,将试管
苗剪切成带有 1 个茎节及 1 对叶片, 长约 1 cm 的
茎段转接, 适宜选择 MS+白糖 3%+琼脂 0.5%培养
基,pH值 5.8~6.0。 培养室温度(25±2)℃,光照时间
14 h/d,光照强度 3 000~4 000 lx,空气相对湿度保
持在 70%~80%。 草石蚕试管苗在不添加任何植物
生长调节剂的 MS 培养基中生长良好,约 4 周即可
长成 4~6 cm 长、有 5~7 个节,形成少量根、带 1~3
个侧枝的健壮幼苗,并且可反复继代,继代培养达
5 a 的试管苗未发现有变异或玻璃化; 当添加少量
6-BA 时,侧芽增多;当 6-BA 浓度提高到 1.0 mg/L
时,茎的节间明显缩短,叶片小,培养 4 周株高仅
2.5 cm左右。
草石蚕试管苗在不添加任何植物生长调节剂
的 MS 培养基中,培养 4~5 周后就可形成少量细而
长的根,生根能力较强。但若要进行出瓶移栽,仍应
进行生根培养,培育健壮根系,以提高移栽成活率。
适于生根的培养基为 1/2 MS+NAA 0.5 mg/L+白糖
3%+琼脂 0.55%,pH值 5.8~6,培养条件与继代培养
相同。 生根培养时应根据试管苗生长情况,配制一
定比例的生根培养基和继代培养基,剪取株高 5 cm
左右的健壮幼苗,去掉细根,转入生根培养基中,其
余小苗或茎段转入继代培养基中继续扩繁或保存,
尽量减少浪费,以降低生产成本。
草石蚕试管苗转入生根培养中培养 7~10 d
后,可在培养基内的茎节处看见数条白色、短粗的
幼根,待根长 1 cm左右,即可进行驯化移栽。 生根培
养阶段于 1/2 MS+NAA 0.5 mg/L+6~10 mg/L PP333 培
养基中培养,能促进根系发育,改善根系质量,增强
幼苗抗逆性,提高移栽成活率,并且移栽后缓苗期
短,生长旺盛[7,8]。
2.4 脱毒试管苗保存
试验研究发现,在培养室内常温(周年无控温
处理)条件下,草石蚕试管苗在 MS 培养基中保存
1 a 以上,培养基已干涸,叶片枯黄,但茎秆或茎尖
绿色,剪掉枯叶的绿色茎段或绿色茎尖转接,仍能
生长成株,并且无变异发生。 在草石蚕试管苗继代
培养阶段以 MS 为基本培养基, 添加 8~10 mg/L
PP333或 600~800 mg/L CCC 能使试管苗明显矮化,
茎节粗壮, 试管苗的保存期可延长至 4~5 个月[7,8]。
因此,生产上可采用添加植物生长调节剂和降低培
养室温度等方法,延长试管苗保存时间,减少继代
次数, 以便根据需要合理安排生产, 节省人力、物
力,降低生产成本。
3 草石蚕脱毒种繁育
草石蚕脱毒种繁育可分为原种生产和良种生
产两个阶段。 与马铃薯脱毒种生产相同,在原种生
产和良种生产阶段都要进行严格的隔离保护,以防
止病毒再侵染。
草石蚕为短日照植物,不耐高温干旱,喜阴怕
涝,遇霜枯死。自然生长条件下以地下茎越冬,翌年
3 月初(惊蛰前后),温度在 8℃以上开始萌芽生长;
4 月中旬(清明后)温度 15℃左右出土,叶片展开;6
月下旬(夏至后)生长速度加快,地上部分从茎顶端
至叶腋先后开花,随后地下逐渐抽出匍匐茎;9月中
下旬(秋分左右)地上部分生长缓慢,同化养分积
累,地下匍匐茎顶端开始膨大,形成螺旋状块茎;12
月上旬(大雪)过后,地上部分遇霜枯萎,即可收获
块茎[9]。 生产上应根据草石蚕生长习性及各地气候
特点,合理安排生产时期。
3.1 原种生产
原种生产即是将无病毒的试管苗在隔离保护
条件下快速繁殖,生产微型种茎。一般在 3月下旬,
气温稳定在 15℃以上,即可安排草石蚕生根试管苗
出瓶生产原种。
①基质的选择与处理 脱毒草石蚕试管苗的
移栽基质要求疏松、透气性良好,可用蛭石(或珍珠
岩)与泥炭土按 1∶1 混合,或河砂与腐殖质土按 2∶1
混合作基质,也可在苗床表层铺 7 cm 左右蛭石(或
珍珠岩),下面铺过筛的肥沃、砂壤质园土,再在底
层铺 5 cm 厚粗砂或炭渣,以便透气、滤水。 基质需
严格消毒,可采取高温处理或甲醛、硫磺薰蒸,以防
2011/22 刘弘,等.草石蚕茎尖脱毒培养及良种繁育体系 18- -
2011 年 11 月下半月刊(学术版)
病虫为害、杂菌感染、杂草滋生。 栽前 1~2 d基质浇
透水,使其沉实,栽苗时保持土壤湿度达 60%左右。
②生根试管苗驯化、移栽及管理 将草石蚕生
根试管苗培养瓶移入防虫温(网)室内,置于散射光
下炼苗 3~5 d,再打开瓶盖炼苗 3 d,待试管苗叶色
变深、茎秆增粗、根伸长且由浅黄色变成深棕色,即
可进行移栽。 移栽时将试管苗从培养瓶中取出,用
清水洗净基部附着的培养基 , 置于 50%多菌灵
800~1 000倍液中浸泡 1~2 min,再按约 10 cm×10 cm
的株行距栽入苗床基质内。 移栽后叶面喷水,覆盖
塑料薄膜和遮阳网,避免阳光直射,保持相对湿度
在 90%以上,但也不能造成基质积水,以免引起烂
根死苗。约 15 d,待移栽苗开始发新根和出新叶后,
再逐渐揭开遮阳网,适当减少浇水量,一般 25 d 后
成活率可达 95%以上。 徐梦等[10]报道,剪取具有一个
生长点、 长 2 cm 左右的草石蚕无根试管苗茎段,把
下部切口放到 90 mg/L的 IAA溶液中处理 5 min,扦
插到已经浇透水的苗床基质中, 接着喷雾水定根,
再按照与移栽生根试管苗相同的环境条件进行管
理,15 d 后试管苗扦插成活并正常生长,30 d 后成
活率为 92%。因此,在草石蚕脱毒原种生产过程中,
可在试管苗出瓶移栽后反复剪苗扦插,以加快繁殖
速度,减少室内试管苗生产量,有效降低生产成本。
试管苗移栽或扦插苗成活后, 长出 3~4 片新
叶,5 月上中旬即可移栽到防虫网室土壤中。 草石
蚕对土壤要求较严格, 在黏土中种植不利块茎膨
大,且收获时容易损伤块茎表皮,使其褐变,影响品
质;宜在土层深厚、富含有机质、肥沃、排水良好的
砂壤土种植。栽植前用磷肥与草木灰混合均匀拌入
土中作底肥,土壤要充分消毒,以防止病虫害发生。
待苗高 15 cm 时,于高于地面 10 cm 处摘心,以促
发侧枝,现蕾后及时摘除花蕾,以减少养分消耗。根
据苗情, 于 6月中旬、9月下旬用尿素追肥 2次,在
地下茎膨大期可叶面喷施磷酸二氢钾液,以利块茎
形成、膨大。
③块茎采收与保存 11 月下旬至 12 月上旬,
待草石蚕地上部植株自然枯黄后即可采收,挖取地
下块茎后,清除粘附其上的泥土,用清水洗净,注意
不要擦伤表皮,再用 50%多菌灵 1 000 倍液浸泡约
20 min后,晾干,置于低温、通风、干燥条件下保存。
不足 1 g 的细小块茎,容易失水干枯,不便贮藏,也
可留于土中 , 待翌年春季萌发后直接选苗移栽
作种。
3.2 良种生产
良种生产是在隔离保护条件下用原种进行 1~
2代扩繁,生产大田用商品种茎。
①良种繁殖地选择 繁殖良种用地面积增大,
可能大部分地区都不具备完全利用防虫网室进行
隔离种植的生产条件。 草石蚕原生于海拔 3 200 m
的湿润地。因此,可利用气候冷凉、常遇大风多雾天
气,蚜虫少,有翅蚜虫不易飞迁、降落的高海拔地区
繁殖良种,以降低生产成本。还可利用林中的空地、
四周环山的平地等天然隔离条件好,且无土传病害
的地块繁殖良种。 种茎繁殖田忌连作,还必须远离
蔬菜、油菜和烟草等种植地,同时,还应严格土壤消
毒,严防病虫害发生。可采取生石灰消毒,结合施基
肥撒施生石灰 1 000 kg/hm2于土壤表面,然后进行
翻耕整地。
②适时播种、移栽及防治病虫害 草石蚕良种
生产应根据各地气候特点适时播种、培育壮苗,并适
时移栽、合理密植。 良种生产可适当比商品块茎生
产的种植密度大一些,可按株行距 0.33 cm×0.33 cm,
种植密度为 90 000 株/hm2左右。 适当提高种植密
度,可控制块茎单个质量,增加块茎数量。 目前,草
石蚕的主要病害除病毒病以外还有腐烂病,经鉴定
该病原 菌 为 尖 孢 镰 刀 菌 (Fusarium oxysporum
Schlecht)[11,12]。 腐烂病发生后应及时清除病株,并用
石灰消毒土壤,发病初期可选用 50%霉菌净或 50%
多菌灵 800~1 000倍液喷雾, 或用 50%敌克松 800
倍液灌根。 可选择速灭杀丁、乐果等药交替使用防
治蚜虫、红蜘蛛等。
综上所述,将草石蚕组培脱毒种繁育体系建立
图示如下(图 1)。
4 结论
目前,草石蚕在国内尚属稀特名菜,分布虽广,
但栽培面积不大,稍成规模的有江苏扬州、河南偃
师、湖北荆门、山东潍坊、重庆黔江等地,但产量较
低。 草石蚕腌渍加工产品在部分商场、餐厅少有提
供,虽受喜爱,但数量有限。由于没有充足的产品供
人们鲜食,还未形成食用习惯。 草食蚕加工产品出
口畅销东南亚市场,但规模仍然很小。 我国草石蚕
生产发展缓慢, 远远不能满足国内外市场的需求。
究其原因,主要是由于草食蚕种植普遍粗放,品种
退化严重,导致产量较低,并且块茎小、加工品质
差,加之生育期较长,种植成本较高,经济效益不
19- -
佳,因而影响了农民种植积极性。因此,通过组织培
养途径建立草石蚕无病毒良种繁育体系,并在生产
上广泛推广应用脱毒良种,使草石蚕生产进入良性
循环,提高其产量和品质,是促进草石蚕生产发展
的有效途径。
参考文献
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Virus-free Culture of Shoot-tip Tissue and Propagation of High Quality
Cultivar of Stachys sieboldii Miq.
LIU Hong1, CUI Junlin1, TAN Penghao1, LIU Songtao2, HU Gongyou2
( 1.Chongqing Three Gorges Polytechnic College, Wanzhou 404155;
2.Chongqing Dade Agricultural Development Co., Ltd. )
Abstract: The virus in Stachys sieboldii Miq. can spread from generation to generation through the reproductive organs,
which results in the degeneration of cultivar, reduction of yield and decline of quality. To increase the yield and quality of
S. sieboldii Miq., and to promote the application of S. sieboldii Miq. and its virus-free high quality cultivar, the damage
situation of the virus, virus-free culture of the shoot-tip tissue, and propagation system of the high quality cultivar were
summarized on the basis of the authors research achievements.
Key words: Stachys sieboldii Miq.; Virus-free culture with shoot-tip tissue; Propagation of high quality cultivar
2011/22
脱毒系离体保存
离体快繁
防虫网室
原种生产
茎尖分生组织
脱毒培养
脱毒系离体保存
离体快繁
防虫网室
原种生产
高海拔少蚜区自然隔
离地一级良种生产
高海拔少蚜区自然隔
离地二级良种生产 大田生产
病毒检测
脱毒系离体保存
离体快繁
脱毒系离体保存
离体快繁
防虫网室
原种生产
高海拔少蚜区自然隔
离地一级良种生产
图 1 草石蚕组培脱毒种繁育体系
刘弘,等.草石蚕茎尖脱毒培养及良种繁育体系 20- -